CN113720690A - 一种可变形鼓包进气道结构的强度试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于航空结构试验技术领域，特别涉及一种可变形鼓包进气道结构的强度试验装置。包括：试验框架，试验件，变形驱动机构，压力盒加载组件。两个垫梁之间具有预定间距，试验件固定台架安装在两个垫梁上，试验件固定台架上开设有开口；试验件上设置有合页，通过合页配合紧固件将试验件固定安装在试验件固定台架上；变形驱动机构设置在两个垫梁之间，变形驱动机构的底部与承力地坪连接，顶部与试验件连接；压力盒加载组件罩设在试验件上，且压力盒加载组件与试验件固定台架固定连接，压力盒加载组件具有压力可控的容纳腔。本申请能够实现对可变形鼓包进气道在不同马赫数对应不同姿态下的强度进行验证。

Description

一种可变形鼓包进气道结构的强度试验装置

技术领域

本申请属于航空结构试验技术领域，特别涉及一种可变形鼓包进气道结构的强度试验装置。

背景技术

可变形鼓包进气道可以根据飞行器的飞行环境对进气道形状进行调节，从而控制进气量，对追求高速和高机动性的飞行器而言具有很好的应用前景。与传统固定鼓包进气道相比，可变形鼓包进气道可以通过型面高低的调节，来实现对进气道喉道面积的控制，使发动机在较宽速域内具有良好的进发匹配性能，在保留了固定鼓包进气道优点的同时，并没有增加过多的重量和体积占用，对于发动机性能的综合提升具有帮助。

为了验证进气道结构的强度，现有的进气道强度试验方法均是针对刚体结构或者不可变形结构的。对于可变形进气道结构，具有柔性大变形特点，传统的结构强度试验方法不能满足其地面强度验证的需求。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，包括：

试验框架，所述试验框架包括垫梁以及试验件固定台架，所述垫梁包括两个，两个所述垫梁之间具有预定间距，所述试验件固定台架安装在两个所述垫梁上，所述试验件固定台架上开设有开口；

试验件，所述试验件与所述试验件固定台架上的开口相适配，所述试验件上设置有合页，通过所述合页配合紧固件将所述试验件固定安装在所述试验件固定台架上；

变形驱动机构，所述变形驱动机构设置在两个所述垫梁之间，所述变形驱动机构的底部与承力地坪连接，顶部与所述试验件连接；

压力盒加载组件，所述压力盒加载组件罩设在所述试验件上，且所述压力盒加载组件与所述试验件固定台架固定连接，所述压力盒加载组件具有压力可控的容纳腔。

在本申请的至少一个实施例中，还包括密封帆布带，所述密封帆布带通过胶粘接在所述试验件与所述试验件固定台架的连接处，所述密封帆布带完全覆盖所述试验件与所述试验件固定台架接缝所在区域，且向接缝两侧延伸预定长度。

在本申请的至少一个实施例中，所述变形驱动机构包括底座、伞形件、环形件以及电动缸，其中，

所述底座通过紧固件与所述承力地坪连接；

所述伞形件固定安装在所述底座上；

所述环形件的底部与所述伞形件连接，顶部与所述试验件抵接；

所述电动缸的底部安装在所述底座上，顶部抵接所述环形件。

在本申请的至少一个实施例中，所述电动缸包括多个，多个所述电动缸沿所述环形件的周向均匀布置。

在本申请的至少一个实施例中，所述压力盒加载组件包括压力盒、压力盒盖板以及压力控制模块，其中，

所述压力盒为由底板、顶板以及侧板围成的盒式结构，所述压力盒的内部具有容纳腔，所述压力盒的底板、顶板以及侧板上均开设有开口，所述压力盒通过底板上的开口罩设在所述试验件上，所述底板通过紧固件与所述试验件固定台架固定连接，所述侧板的开口处通过观察窗压板安装有玻璃观察窗，所述侧板上安装有与所述容纳腔连通的进气管以及排气管；

所述压力盒盖板通过紧固件与所述压力盒的顶板固定连接；

所述压力控制模块分别与所述压力盒侧板上的进气管以及排气管连接，用于控制所述容纳腔中的压力。

在本申请的至少一个实施例中，所述压力盒的底板与所述试验件固定台架之间安装有密封垫。

在本申请的至少一个实施例中，所述压力盒盖板上开设有用于安装O形密封圈的安装槽，所述压力盒盖板配合所述O形密封圈实现与所述压力盒顶板的连接。

在本申请的至少一个实施例中，所述玻璃观察窗与所述压力盒侧板之间安装有密封垫。

在本申请的至少一个实施例中，所述玻璃观察窗以及所述观察窗压板与所述压力盒侧板连接的缝隙处涂抹有密封胶。

在本申请的至少一个实施例中，所述压力控制模块包括充压管路、泄压管路、控制台，其中，

所述充压管路的一端与所述压力盒侧板上的进气管连接；

所述泄压管路与所述压力盒侧板上的排气管连接，所述泄压管路上设置有泄压阀；

所述控制台能够根据所述压力盒容纳腔中的压力实测值与目标值的差异将所述充压管路与气源或真空泵连接。

发明至少存在以下有益技术效果：

本申请的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，能够满足具有柔性大变形特点的可变形鼓包进气道结构的地面强度试验需求，能够实现对可变形鼓包进气道在不同马赫数对应不同姿态下的强度进行验证。

附图说明

图1是本申请一个实施方式的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置整体示意图；

图2是本申请一个实施方式的试验件固定台架示意图；

图3是本申请一个实施方式的试验件示意图；

图4是本申请一个实施方式的试验件与试验件固定台架装配示意图；

图5是本申请另一个实施方式的试验件与试验件固定台架装配示意图；

图6是本申请一个实施方式的变形驱动机构示意图；

图7是本申请一个实施方式的压力盒示意图；

图8是本申请一个实施方式的压力盒盖板示意图；

图9是本申请一个实施方式的观察窗压板示意图；

图10是本申请一个实施方式的玻璃观察窗示意图；

图11是本申请一个实施方式的压力控制模块示意图。

其中：

1-垫梁；2-试验件固定台架；3-压力盒；4-压力盒盖板；5-变形驱动机构；51-底座；52-伞形件；53-环形件；54-电动缸；6-玻璃观察窗；7-观察窗压板；8-密封帆布带；9-试验件。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1至图11对本申请做进一步详细说明。

本申请提供了一种可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，包括：试验框架、试验件9、变形驱动机构5以及压力盒加载组件。

具体的，如图1所示，试验框架用于固定试验件9，并且需要为变形驱动机构5留出足够的空间，其中，试验框架包括垫梁1以及试验件固定台架2，垫梁1为焊接件，包括两个，两个垫梁1之间具有预定间距，试验件固定台架2安装在两个垫梁1上，试验件固定台架2上开设有开口。

试验件9为可变形鼓包进气道试验件，试验件9与试验件固定台架2上的开口相适配，试验件9上设置有合页，通过合页配合紧固件将试验件9固定安装在试验件固定台架2上。

变形驱动机构5设置在两个垫梁1之间，变形驱动机构5的底部与承力地坪连接，顶部与试验件9连接。

压力盒加载组件罩设在试验件9上，且压力盒加载组件与试验件固定台架2固定连接，压力盒加载组件具有压力可控的容纳腔。

在本申请的优选实施方案中，如图2所示，试验件固定台架2为中部开设有开口的矩形板，本实施例中，试验件固定台架2上的开口呈矩形，开口边缘的试验件固定台架2上开设有多个安装孔，试验件9与试验件固定台架2上的开口不仅外型尺寸相同，两者的厚度也相同，试验件9的四周均设置有合页，合页与试验件固定台架2上的安装孔通过紧固件固定连接，如图4所示。

有利的是，在本申请的另一个优选实施例中，还包括密封帆布带8，密封帆布带8通过胶粘接在试验件9与试验件固定台架2的连接处，密封帆布带8完全覆盖试验件9与试验件固定台架2接缝所在区域，且向接缝两侧延伸预定长度，如图5所示。

本申请的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，变形驱动机构5包括底座51、伞形件52、环形件53以及电动缸54，如图6所示，其中，底座51通过紧固件与承力地坪连接，伞形件52固定安装在底座51上，环形件53的底部与伞形件52连接，顶部与试验件9抵接，电动缸54的底部安装在底座51上，顶部抵接环形件53。本实施例中，电动缸54包括4个，4个电动缸54沿环形件53的周向均匀布置。

本申请的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，压力盒加载组件包括压力盒3、压力盒盖板4以及压力控制模块。其中，如图7所示，压力盒3为焊接件，其为由底板、顶板以及侧板围成的盒式结构，压力盒3的内部具有容纳腔，压力盒3的底板、顶板以及侧板上均开设有开口，压力盒3通过底板上的开口罩设在试验件9上，底板上开设有安装孔，通过紧固件与试验件固定台架2固定连接，侧板的开口处通过观察窗压板7安装有玻璃观察窗6，其中，玻璃观察窗6的材料为航空有机玻璃板，观察窗压板7上沿周向开设有多个安装孔，通过紧固件实现与压力盒3侧板的连接，此外，侧板上焊接有与容纳腔连通的进气管以及排气管。压力盒盖板4如图8所示，其沿周向开设有多个安装孔，通过紧固件与压力盒3的顶板固定连接。压力控制模块分别与压力盒3侧板上的进气管以及排气管连接，用于控制容纳腔中的压力。

在本申请的优选实施方案中，为了提高压力盒加载组件的密封性，在压力盒3的底板与试验件固定台架2之间安装有密封垫。压力盒盖板4上还开设有用于安装O形密封圈的安装槽，压力盒盖板4配合O形密封圈实现与压力盒3顶板的连接。玻璃观察窗6与压力盒3侧板之间安装有密封垫，另外，玻璃观察窗6以及观察窗压板7与压力盒3侧板连接的缝隙处涂抹有密封胶。

本申请的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，如图11所示，压力控制模块包括充压管路、泄压管路、控制台，其中，充压管路设置有与压力盒3进气管相适配的管口螺纹，充压管路的一端与压力盒3侧板上的进气管连接；泄压管路设置有与压力盒3排气管相适配的管口螺纹，泄压管路与压力盒3侧板上的排气管连接，泄压管路上设置有泄压阀；控制台与控制计算机连接，能够根据压力盒3容纳腔中的压力实测值与目标值的差异将充压管路与气源或真空泵连接，实现对容纳腔的充压或卸压。

本申请的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，在试验时，操作流程如下：

1)完成地面定位划线，将垫梁1、变形驱动机构5以及试验件固定台架2摆放到位，并用螺栓将变形驱动机构5固定到厂房的承力地坪上；

2)通过紧固件将试验件固定台架2与可变形鼓包进气道试验件9组装在一起后，刷胶，按照既定工艺粘贴密封帆布带8；

3)顺次安装压力盒3、玻璃观察窗6和观察窗压板7，在所有缝隙的地方涂抹密封胶；

4)在压力盒盖板4的安装槽上压入O形密封圈，并用胶水固定；

5)通过紧固件将压力盒盖板4安装到压力盒3上；

6)检查变形驱动机构5与试验件9的相对位置，必要时调整变形驱动机构5的底座51，确保最中间的电动缸54的活塞杆轴向与可变形鼓包进气道试验件9的中心重合；

7)安装压力控制模块；

8)试验时，首先通过控制系统控制变形驱动机构上的电动缸54，通过电动缸54带动与之相连接的伞形件52以及环形件53，伞形件52和环形件53推动可变形鼓包进气道试验件9变形到设定位置后，通过充/卸压控制台，以充气或抽真空的形式，对伞形件52推动的可变形鼓包进气道试验件9的蒙皮所在面施加正压或负压；

9)压力加好后，通过外部布置的相机透过玻璃观察窗6对试验件9的变形进行测量。

本申请的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，能够满足具有柔性大变形特点的可变形鼓包进气道结构的地面强度试验需求，能够实现对可变形鼓包进气道在不同马赫数对应不同姿态下的强度进行验证。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，其特征在于，包括：

试验框架，所述试验框架包括垫梁(1)以及试验件固定台架(2)，所述垫梁(1)包括两个，两个所述垫梁(1)之间具有预定间距，所述试验件固定台架(2)安装在两个所述垫梁(1)上，所述试验件固定台架(2)上开设有开口；

试验件(9)，所述试验件(9)与所述试验件固定台架(2)上的开口相适配，所述试验件(9)上设置有合页，通过所述合页配合紧固件将所述试验件(9)固定安装在所述试验件固定台架(2)上；

变形驱动机构(5)，所述变形驱动机构(5)设置在两个所述垫梁(1)之间，所述变形驱动机构(5)的底部与承力地坪连接，顶部与所述试验件(9)连接；

压力盒加载组件，所述压力盒加载组件罩设在所述试验件(9)上，且所述压力盒加载组件与所述试验件固定台架(2)固定连接，所述压力盒加载组件具有压力可控的容纳腔。

2.根据权利要求1所述的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，其特征在于，还包括密封帆布带(8)，所述密封帆布带(8)通过胶粘接在所述试验件(9)与所述试验件固定台架(2)的连接处，所述密封帆布带(8)完全覆盖所述试验件(9)与所述试验件固定台架(2)接缝所在区域，且向接缝两侧延伸预定长度。

3.根据权利要求1所述的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，其特征在于，所述变形驱动机构(5)包括底座(51)、伞形件(52)、环形件(53)以及电动缸(54)，其中，

所述底座(51)通过紧固件与所述承力地坪连接；

所述伞形件(52)固定安装在所述底座(51)上；

所述环形件(53)的底部与所述伞形件(52)连接，顶部与所述试验件(9)抵接；

所述电动缸(54)的底部安装在所述底座(51)上，顶部抵接所述环形件(53)。

4.根据权利要求3所述的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，其特征在于，所述电动缸(54)包括多个，多个所述电动缸(54)沿所述环形件(53)的周向均匀布置。

5.根据权利要求1所述的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，其特征在于，所述压力盒加载组件包括压力盒(3)、压力盒盖板(4)以及压力控制模块，其中，

所述压力盒(3)为由底板、顶板以及侧板围成的盒式结构，所述压力盒(3)的内部具有容纳腔，所述压力盒(3)的底板、顶板以及侧板上均开设有开口，所述压力盒(3)通过底板上的开口罩设在所述试验件(9)上，所述底板通过紧固件与所述试验件固定台架(2)固定连接，所述侧板的开口处通过观察窗压板(7)安装有玻璃观察窗(6)，所述侧板上安装有与所述容纳腔连通的进气管以及排气管；

所述压力盒盖板(4)通过紧固件与所述压力盒(3)的顶板固定连接；

所述压力控制模块分别与所述压力盒(3)侧板上的进气管以及排气管连接，用于控制所述容纳腔中的压力。

6.根据权利要求5所述的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，其特征在于，所述压力盒(3)的底板与所述试验件固定台架(2)之间安装有密封垫。

7.根据权利要求5所述的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，其特征在于，所述压力盒盖板(4)上开设有用于安装O形密封圈的安装槽，所述压力盒盖板(4)配合所述O形密封圈实现与所述压力盒(3)顶板的连接。

8.根据权利要求5所述的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，其特征在于，所述玻璃观察窗(6)与所述压力盒(3)侧板之间安装有密封垫。

9.根据权利要求8所述的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，其特征在于，所述玻璃观察窗(6)以及所述观察窗压板(7)与所述压力盒(3)侧板连接的缝隙处涂抹有密封胶。

10.根据权利要求5所述的可变形鼓包进气道结构的强度试验装置，其特征在于，所述压力控制模块包括充压管路、泄压管路、控制台，其中，

所述充压管路的一端与所述压力盒(3)侧板上的进气管连接；

所述泄压管路与所述压力盒(3)侧板上的排气管连接，所述泄压管路上设置有泄压阀；

所述控制台能够根据所述压力盒(3)容纳腔中的压力实测值与目标值的差异将所述充压管路与气源或真空泵连接。

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